CC BY
40
РАЗНООБРАЗИЕ МИНЕРАЛЬНОГО МИРА -РАЗНООБРАЗИЕ МНЕНИЙ, ГИПОТЕЗ И ФАКТОВ
[по материалам Международного минералвеочеееого семинара «Структура и разнообразие минерального мира»)
Международный минералогический семинар «Структура и разнообразие минерального мира» был организован Институтом геологии Коми научного центра УрО РАН и Российским минералогическим обществом при участии IMA. Он прошел в г. Сыктывкаре 17—19 июня 2008 г. на базе Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Финансовая поддержка семинару была оказана РФФИ, грантами Президента РФ для ведущих научных школ, а также Министерством промышленности и энергетики Республики Коми. В работе семинара приняли участие 107 специалистов, из них 51 научный сотрудник из нашего инсти-тута-хозяина семинара. Наиболее представительная делегация была направлена научными и научно-производственными организациями Москвы и области. Полная география очных участников охватывает почти все регионы России, Украину, Таджикистан. Самые активные участники минералогических конференций, проводимых в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН, из Казани, Екатеринбурга, Миас-са, Перми, Апатитов, Петрозаводска, Омска, Новосибирска, Иркутска, Якутска и Владивостока и на этот раз не обошли семинар своим вниманием. Программа семинара включала 93 пленарных и секционных и 97 стендовых докладов. На заседаниях было заслушано 76 сообщений, т. е. состоялось более 80 % устных докладов. По материалам семинара выпущен объемистый сборник «Структура и разнообразие минерального мира: Материалы Международного минералогического семинара». (Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2008. 444 с.).
Семинар был посвящен одному из быстро развивающихся и перспективных направлений в геологических науках — минералогической диатропике, т. е. учению о структуре и разнообразии минерального мира. В ходе его работы обсуждались теория и методы минералогии, концепции структурной организации минерального вещества, новые идеи в области кристаллогене-
зиса, таксономические проблемы минералогии, типоморфизм минералов и минеральные ассоциации, вопросы эволюции и коэволюции биоминераль-ного и биологического миров, техногенное и антропогенное минералооб-разование, вопросы изучения и сохранения уникальных минералогических объектов. Существенное внимание было уделено минералогическому подходу к решению вопросов генезиса
В. А. Попов (Ин-т минералогии УрО РАН)
месторождений полезных ископаемых и приложениям биоминералогии.
Системное изучение минерального мира во всем его разнообразии как самостоятельное направление в минералогии сформировалось в последние два десятилетия. За это время минеральный кадастр вырос более чем в два раза и насчитывает более 4 тыс. минеральных видов. Предел числа минеральных видов оценить трудно, но может быть очень большим. В докладе А. П. Хомякова убедительно показано, что разно-
образие геохимических обстановок и термодинамических условий кристаллообразования в планетарном масштабе и геологическом времени позволяет сформулировать принцип неограниченности числа минеральных видов как центрального в минералогии. По его прогнозу, к 2050 г. число минеральных видов составит 10—11 тысяч.
Рост может оказаться еще более значительным при ослаблении некоторых критериев «мине-ральности» природного вещества, например, переход от трехмерной периодичности кристаллической решетки к двумерной. Продемонстрированные во многих докладах необычные «микро- и наноминеральные» фазы хоть и не отвечают общепринятым критериям «минерала», но задают интересные направления поиска новых минералов и даже новых кристаллохимических и структурных видов (С. В. Борисов, Н. С. Горбачев, В. В. Архангельская, В. С. Куликов, А. Е. Сухарев и др.). На передний край исследований общих закономерностей структуры минерального вещества выдвигаются прото-минеральный уровень организации вещества (чл.-корр. РАН А. М. Ас-хабов), рассмотрение кристалла как макро- и микроструктурированного неравновесного продукта взаимодействия кристалл—среда» (В. А. Попов, С. В. Борисов, М. Е. Раменская, В. А. Петровский и др.).
По мнению академика Н. П. Юш-кина, в анализе минерального разнообразия назрела необходимость разработки количественных методов оценки, особенно актуальна задача сжатия информации в систему обобщенных показателей. Предложена система чис-
ловых характеристик, включающая сведения о распределении минералов по рангам кристаллохимической классификации, их симметрийное распределение, информационную энтропию кадастровых характеристик и др. Сравнительный анализ минерального разнообразия большого числа объектов на их основе позволяет охарактеризовать минеральную структуру конкретных объектов и разобраться в особенностях их вещественной и генетической природы.
Математический метод в минералогии имеет глубокие корни. Более 300 лет назад Г. Г алилей пришел к выводу, что природа выражает свои законы на языке математики, и естественно, что
это утверждение имеет прямое отношение к системе минералогии. Изначально развивавшиеся в лоне физики, насыщенные математическими понятиями кристаллография и кристаллофизика являются классическим фундаментом минералогии. Подобно тому как классическая механика И. Ньютона была переформулирована в ряд изящных эквивалентов теоретической механики, минералогическое учение о симметрии кристаллических решеток минералов может быть очень компактно и красиво изложено, а затем проанализировано в терминах теории групп. Но это только прикладные аспекты математики, уравнения и объекты которой используются для формулировки уже известных законов, закономерностей в уже построенных теориях.
Непонятная и непостижимая эффективность математики в естествен-
ных науках проявляется, по утверждению Е. Вигнера, главным образом в том, что между математическими понятиями иногда выявляются совершенно неожиданные связи, позволяющие удивительно точно и адекватно описывать различные явления природы. Это удивительно, но почти всегда угаданные математические модели законов природы первоначально основываются на очень грубых и неточных экспериментальных данных. И. Ньютон постулировал формулировку закона всемирного тяготения, долгое время считавшегося верхом точности описания природы, только на основе того, что в идеале параболическое движение тел у поверхности Земли и круговая орби-
та Луны являются частными случаями одного математического объекта — эллипса. Уже в наше время (начало 1960-х гг.), постулировав для представления октета барионов группу унитарной симметрии 8и(3), М. Гелл-Манн, Ю. Нееман и Д. Цвейг независимо впустили в научный мир кварки. Они до сих пор не обнаружены в природе, но тем не менее превратились в реальные объекты и исключительно плодотворную основу теории элементарных частиц. Объединенные в одну группу восемь барионов, на первый взгляд совершенно различных (например, нейтрон и протон), связаны между собой операциями симметрии и в этом смысле эквивалентны, за исключением «несущественных» спонтанных нарушений. Не может ли быть по этому принципу найдена и проанализирована структура системы минералов? Не яв-
ляется ли многообразие минеральных форм «непринципиальным» спонтанным нарушением, расщепляющим унитарную форму организации конденсированного вещества на различающиеся по «не существенным» химическим и структурным признакам минеральные субстанции?
По утверждению Ю. Л. Войтехов-ского, наука уже обладает достаточными математическими средствами для эффективного описания даже очень сложных минеральных серий. На примере минералов группы кальцита и гранатов было показано, что для описания соотношений смесимости в них может быть успешно использовано теоретико-графовое представление. При таком подходе подразделение минеральных серий на отдельные минеральные виды с весьма условными границами выглядят «архаичным» и излишним. Систему минералов можно представить как полную (в математическом смысле) структуру с отношением нестрогого порядка по признаку вложения графов. По-видимому, модель обладает прогностическими свойствами: недостающие ребра графа есть результат нарушения симметрии при низкопараметрических условиях. Естественно ожидать появления новых ребер и вершин графов при условиях (минеральных фаз), не чувствительных к нюансам энергетических со стояний различных химических и структурных реализаций. Возможно, здесь и кроется неограниченность минерального мира в его многообразной унитарности.
Бурное развитие теоретических построений в минералогии вовсе не отвергает или отодвигает на второй план развитие базовых представлений минералогии о минеральных индивидах и их агрегатах, минеральном виде, таксономических системах минералогии. По материалам семинара можно отметить следующие тенденции развития данного направления в цикле геоло-го-минералогических исследований. Актуальными остаются вопросы рационализации номенклатуры минералов, унификации и стандартизации их кристаллохимического представления, особенно в случае сложных слоистых структур, каркасных структур цеолитов (Я. Э. Юдович, В. В. Бака-кин и др.).
На передний план выдвигается концепция углубленного структурноориентированного изучения как отдель-
Я. Э. Юдович (ИГ Коми НЦ УрО РАН)
‘Ве&ъ.Яик, июль, 2008 г., № 7
ных индивидов, так и их агрегатов. Р. Л. Бродская и Ю. Б. Марин обратили внимание на границы раздела фаз в минеральных агрегатах, выделив их в самостоятельный объект исследований как двумерную фазу, характеристики которой несут генетическую информацию об условиях кристаллизации агрегата и дальнейших его преобразований. Группой С. В. Борисова на примере ассоциаций ртутных минералов обоснован кристаллоструктурный «фильтр» формирования минеральных агрегатов по механизму эпитаксально-го нарастаная. В. А. Попов в пленарном докладе отметил, что уже сейчас известны минеральные индивиды, в которых можно выделить до трех минеральных видов, так как в разных пирамидах роста кристалла бывает разная структура минерала. Растущий кристалл — это своеобразный сепарирующий концентратор определенных химических элементов и даже их изотопов. В связи с этим стоит отметить наблюдения микронеоднородностей изотопного состава углерода в самой загадочной разновидности алмаза — карбонадо (А. Е. Сухарев, В. А. Петровский и др.). Изотопная микронеоднородность указывает, по-видимому, прежде всего на наличие нескольких генераций алмазных фаз в агрегате, в том числе хорошо заметных под электронным микроскопом кристаллических и, по-видимому, некристаллических «минералоидов» алмаза. Минера-лоиды представляют собой многоуровневую систему кристаллически неупорядоченного минерального вещества, и исходя из общей концепции эволюции минерального мира, по мнению О. С. Кочеткова, их не следует выделять в отдельную группу объектов. В философском плане оно, может быть, и верно, однако уж очень специфичные это объекты и требуют для проникновения в их структуры внедрения в практику минералогических исследований новых методов анализа вещества, а также многоуровневый подход к их исследованиям. В частности, В. В. Ковалевский выделил следующие уровни изучения строения шунга-та: структурный (надмолекулярная и молекулярная структура), структурнофизико-химический (зонная структура и характерные физико-химические свойства), геолого-генетический, объединяющий собственно генетический и вещественно-генетический (наличие парагенезисов), а также техногенно-
генетический (возможные преобразования углеродистого вещества в техногенных условиях). Очевидно, что аналогичный подход применим при исследовании любого некристаллического природного минерального вещества.
Концепция многоуровневого изучения минерального вещества проявилась в получении новых интересных результатов при изучении месторождений
полезных ископаемых. Судя по представленным докладам, основное внимание минералогов сосредоточено на месторождениях и проявлениях алмазов и благородных металлов. Широкое применение высокоразрешающей электронной и зондовой микроскопии в сочетании с микрозондовыми химическими анализами и спектроскопическими методами позволило детально изучить особенности микроскопического строения как ценных объектов минерализации (В. П. Афанасьев, Т. Г. Шумилова, Ю. В. Глухов, 3. С. Никифорова, В. И. Рожде-ствина и др.), так и сопутствующих им парагенезисов и россыпных парастере-
зисов (Э. С. Щербаков, Б. А. Мальков,
A. М. Пыстин и др.). Полученные при этом сведения позволили уточнить генезис месторождений, открыть новые проявления (С. К. Кузнецов и др.), выявить необычные нанокомпозитные и агрегатные формы нахождения благородных металлов в горных породах (В. К. Не-меров с соавторами, Д. О. Ожогин,
B. Д. Тихомирова), а также предложить обоснованные технологические схемы извлечения полезного минерального компонента (А. Ф. Сметанников, Н. С. Остапенко, Г. Г. Файнштейн, О. Б. Котова и др.).
Одним из самых востребованных прикладных направлений минералогии является учение о типоморфизме, основанном на явлении зависимости свойств минерала от условий его образования, которое наблюдалось и многократно подтверждалось в многочисленных экспериментальных работах по синтезу кристаллов. «Отсюда вытекает ретросказание: по конституции и свойствам минералов можно говорить об условиях их кристаллизации», — как сказал в вышеупомянутом пленарном докладе В. А. Попов. Именно этот тезис является наиболее интересным в гео-лого-минералогических исследованиях. Надо отметить, что, вообще говоря, «ретросказа-ние» из прямого тезиса вовсе не следует. Как и во многих других случаях, решение обратной задачи совсем не обязано быть однозначным. Именно с такой проблемой приходится сталкиваться при поиске индикаторных свойств минералов. Результаты исследований различных авторов часто оказываются противоречивыми, а, казалось бы, надежные критерии пересматриваются. Для установления генезиса геологических объектов традиционно используются в основном две ветви данного направления: поиск индикаторных минеральных фаз (типо-морфных минералов) и использование данных по условиям их образования; выявление индикаторных физико-химических свойств (типоморфных особенностей) минералов.
На семинаре в основном обсуждались типоморфные особенности таких минералов, как алмаз, кварц, карбона--------------------------------25
С. А. Лемешева (Омский государственный университет)
ты, циркон, и биогенного карбонатапа-тита, т. е. классических объектов исследований в области физики минералов. Прогресс исследований в данном направлении видится в сочетании более детального и углубленного изучения природы самих индикаторных структурных особенностей минералов с апробацией их типоморфной значимости на хорошо отработанных геологических объектах. В обзорном докладе В. П. Лютоева по геоиндикаторным спектроскопическим свойствам минералов были изложены авторские исследования разновидностей алмаза, его минеральных спутников — апатита, пренита, жильного кварца и продуктов его кристобалитизации, а также глинистой составляющей алевро-литовых мезозойских отложений и тонкодисперсных пигментных руд из кор выветривания по железистым карбонатам. Результаты продемонстрировали уникальные возможности, новые направления и задачи, высокий инновационный потенциал спектроскопических исследований минералов. В совместном докладе А. И. Антошкиной и
В. П. Лютоева на примере ранее детально изученных доломитовых брекчий и известняковых псевдобрекчий показано хорошее соответствие результатов геологической реконструкции с выводами, следующими из данных ЭПР по примесным ионам и электронно-дырочным центрам, полученных на основе методики изучения карбонатов, разработанной казанской школой физики минералов.
На нетрадиционное использование данных о радиационных дефектах в минералах обращалось внимание в докладе Л. Т. Ракова, в котором рассматривалась возможность применения распределения радиационных дефектов в ассоциирующихся минералах для выявления геохимической зональности. Если порода подвергалась метасоматозу, то в преобразованном и новообразованных минералах вследствие прогрева породы концентрации радиационных центров сбрасываются в «ноль» и в дальнейшем накапливаются одновременно при общем радиационном фоне. Измеренные, например
методом ЭПР, соотношения концентраций радиационных центров в разных минералах (полевой шпат — кварц) составляет их содержанию в сростках а эффективная суммарная концентрация радиационных центров пропорциональна времени с момента метасома-тических изменений в породе. Таким образом, распределение радиационных дефектов в ассоциирующихся минералах несет важную информацию о геохимических процессах, протекающих во вмещающих породах.
В представленных, но, к сожалению, не озвученных на семинаре докладах по коренным и россыпным алмазоносным объектам (В. П. Афанасьева и
А. М. Агашева, Н. Н. Зинчук), проана-
лизированы микропримеси, предположительно находящиеся в составе нано-и субмикронных включений, а также другие характеристики алмазов. Показано, что результаты интерпретации геохимических данных с данными по другим особенностям алмазов позволяют в принципе сделать обоснованное предположение о протолите, типо-морфные особенности алмазов могут быть использованы в целях минералогического районирования коренной и россыпной алмазоносности древних платформ. В докладе В. И. Ракина рассматривалась концепция формализованного описания кривогранных форм алмаза, продемонстрирован объективный метод классификации поверхностей алмазов на формы рос-
та, растворения, регенерации и механического истирания. Результаты этой работы во многом помогут снять спорные вопросы градации россыпных алмазов по признакам дальности переноса.
Большой блок докладов был посвящен типоморфизму кварца, вопросам оценки качества кварцевого сырья. Так, в докладах Л. Т. Ракова с группой соавторов было показано, что в генетически близких образцах кварца наблюдается пропорциональная зависимость между содержаниями различных изоморфных примесей, соответствующие прямые на диаграммах концентраций названы «изогенами». На обсуждение были вынесены также вопросы о формах локализации в структуре кварца «рассеянных» примесей — адсорбированных молекул и атомов, скоплений примесей в дефектных участках решетки и др. Они широко распространены в природном кварце, с ними может быть связано значительное содержание примесных элементов. Рассеянные примеси в принципе могут встраиваться в регулярную решетку кварца в результате различных природных или технологических процессов и оказывать существенное влияние на качество сырья.
В. П. Лютоев доложил о методе деконволюции поликомпонентных спектров ЭПР порошковых препаратов, позволяющий проследить изменения концентрационных соотношений в системе примесных центров в ходе природных или технологических преобразований кварца. Были продемонстрированы результаты апробация метода на примере процесса термической кри-стобалитизации кварцевого сырья, а также при анализе перераспределения примесей в процессе природных деформаций кварцевых жил. В обоих случаях обнаружено обогащение решетки кварца интерстициальным натрием, стабилизирующим замещающие примесные центры. Выявленные закономерности необходимо учитывать в технологии получения особо чистых кварцевых материалов. Метод определения примесных элементов в особо чистом кварце с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой был рассмотрен в докладе Н. Г. Солошенко. Экспериментально обоснована возможность применения одностадийного парофазного разложения с использованием способа внутренней отгонки кремниевой мат-
Г. А. Кринари (КГУ)
‘Ве&ъ.Яик, июль, 2008 г., № 7
рицы при СВЧ-вскрытии технологических проб. Уменьшение числа процедур приводит не только к сокращению полного времени выполнения анализа, но и к уменьшению вероятности ошибок и повышению надежности анализов.
Обзорный доклад по состоянию изученности природного кварцевого сырья сделала Г. И. Крылова. В последние два-три десятилетия при изучении природных разновидностей кварца выявлено много их характеристик, в основном спектроскопических, объяснение которым пока не найдено: это пределы изоморфной емкости кварцевой решетки в зависимости условий генезиса минерала; реальность и формы существования Р-фазы в низкотемпературном кварце; идентификация кластерного уровня образований и их влияние на определенные характеристики кварца и др. Следует заметить, что поднятые в докладе проблемы несут скорее «технологический», чем физический характер. По мнению докладчика, прогресс в решении этих вопросов может быть достигнут методами наноминералогии. Но наномине-ралогические исследования как природного, так и синтетического кварца широко проводились различными исследовательскими группами еще до появления этого термина и, конечно, учитывались в большинстве спектроскопических работ. Неудовлетворительная с точки зрения потребителей изученность кварцевого сырья, по мнению Г. И. Крыловой, объясняется, в частности, и отсутствием интереса к проблеме у специалистов, занимающихся фундаментальными исследованиями, непониманием их прикладного значения. Понимание у специалистов все же есть, иначе бы не появлялись новые «провокационные» спектроскопические работы по кварцу, а их интерес к прикладному значению, естественно, тут же появится в ответ на прямой и конструктивный интерес у производственников.
В настоящее время одним из самых удачных во всех отношениях направлений интеграции минералогии со смежными науками является изучение эволюции и коэволюции биоминераль-ного и биологического миров, биогенное минералообразование. Тезис В. И. Вернадского о том, что с самых ранних этапов геологической истории 3емли биогенный фактор участвует в создании минерального облика литос-
феры, давно перешел в разряд аксиом. Согласно Н. П. Юшкину, отличительной особенностью мира минералов и биологического мира от всех других естественных объектов является то, что они представлены относительно автономными системами — индивидами, организмами, морфология и функционирование которых определяются в большей степени внутренними структурными факторами, чем внешними. Их развитие лежит в основе биоминеральных взаимодействий и ко-
эволюции систем, минеральный и биологический миры гомологичны.
Так, в докладе А. Т. Титова показано, что в биогенных процессах форма образующихся фосфатных стяжений и агрегация нанокристаллов определяется взаимодействием минерал — биополимер. Бактериоморфные минеральные частицы, часто причисляемые к минерализованным бактериям, ими не являются. В частности, первичные нанокристаллы гидроксилапатита образуются в крови человека без промежуточных фаз.
В обширной статье сборника материалов семинара Л. Лима де Фариа отмечает, что с углублением сведений о строении минеральных кристаллов и хромосом со всей очевидностью про-
является все больше схожих черт в структуре и функциях этих систем организации на молекулярном и атомном уровнях. Минеральный мир подготовил почву для взрывной экспансии жизни, все основные элементы репродуцирования живых организмов уже были заложены в неживом мире минералов. Может, это звучит и наивно, но стык минералогии и биологии наконец-то дал понять, что «ДНК хромосомы и ее протеины используют в основном атомные процессы, которые минералы использовали за миллионы лет (может быть миллиарды?, ведь мы «знаем» только 3емлю) до появления клетки». Однако есть существенные отличия в принципах строения минеральных кристаллов и живых. Последние на основе тех же физических законов атомного мира качественно улучшили и интенсифицировали необходимые физико-химические процессы путем внедрения в обмен с внешним миром сложно структурированной мембраны и ферментов. Живая природа научилась использовать в своих целях нанотехнологию задолго до появления субъекта ее познания и соответствующих национальных программ.
Глобальное значение биомассы в формировании современных осадков проявляется, в частности, в биокосном разложении алюмосиликатов, трансформирующем смектит в слюду уже на первых стадиях диагенеза. С какого этапа эволюции биологический мир получил способность к разложению породообразующих силикатов и прямой иллитизации смектита? Таким вопросом задалась исследовательская группа Г. А. Кринари. Комплексное применение рентгеноструктурных методов анализа глинистых минералов и ЭПР-регистрации остатков органического вещества глинистых отложений, возраст которых составляет 1020—1030 млн лет, позволил авторам убедитель-
С. В. Борисов (Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН)
но доказать, что сообщества живых организмов уже в рифее обладали способностью ко всем биокосным взаимодействиям, типичным для фанерозоя.
В настоящее время не происходит массового осаждения доломита, сопоставимого по масштабам с древними бассейнами, и это является частью давно известной проблемы доломитооб-разования. Изучение органического и неорганического компонентов нижнепермских эвапоритовых доломитов Волго-Уральского региона показало, что, несмотря на полное отсутствие в породах биогенных структур, методом
ЭПР постоянно обнаруживается рассеянный органический компонент (А. А. Галеев и др.). Результаты эвапо-ритовых доломитов исследования позволили выделить две последовательные стадии их образования: возникновение взвешенных органо-минеральных частиц протодоломита; гравитационное их осаждение на морское дно и раннедиагенетическое обрастание с образованием ромбоэдров доломита. Вероятно, в настоящее время по каким-то причинам заблокирована первая, биогенная стадия доломитообразова-ния. Еще одним примером перевода геологических образований в ранг объектов биогенного происхождения на основе ЭПР-детектирования рассеянной органики является доклад Л. В. Леоновой о происхождении ряда конкреций, которые предложено именовать биолитами или биостяжениями, рассматривая их как объекты живой природы в объеме придонных экосистем. Специфика расположения конкре-
ций в толщах пород может рассматриваться как следствие локальных событий, протекавших в геологическом прошлом.
Большой интерес у участников семинара вызвали сообщения о результатах изучения структур минерального вещества различных организмов, ископаемых и современных. В. И. Каткова и С. В. Лыюров исследовали минеральное вещество раковин юрских аммонитов и выявили существенные петрографические и минералогические различия его состава в разных раковинах. С. С. Потапов и его компания,
изучив микротекстуру костной ткани зуба мамонта, найденного в отложениях плейстоценового возраста в Читинской области, отметили наличие в ней упорядоченной ячеисто-канальчатой структуры, сложенной идеальными кристалликами апатита и органическим компонентом. Ф. Я. Корытов с соавторами представил сообщение о био-минеральной составляющей бивня мамонта, найденного на Таймыре. Он состоит преимущественно из нанораз-мерных минералов, представляющих собой ряд фосфатов магния и кальция. Минералы с аналогичным составом в горных породах и рудах неизвестны, поэтому авторы предлагают выявленный ими описанный биоминерал назвать мамонтитом. Красиво, но чем хуже другие животные, например маленькие мыши, также имеющие в составе своих костных тканей различные формы фосфатов?
Ничем. И они даже лучше в плане доступности материалов для биомине-
ральных исследований. Это однозначно следует из обширного доклада Д. В. Киселева, сделанного большой группой специалистов во главе с
С. В. Вотяковым, изучивших особенности структуры, состава и свойств современных и ископаемых костных тканей водяных полевок и копытных леммингов в карстовых четвертичных отложениях уральского региона. Основной задачей работы был анализ влияния условий среды на процесс их фос-силизации в зоогенных отложениях карстовых полостей. Доказано, что органическая составляющая и РЗЭ, накопленные в ископаемых костных тканях, являются чувствительными индикаторами условий фоссилизации костей, на основании которых можно проводить сопоставления объектов по возрасту и условиям захоронения, выявлять пространственную и временную смешанность материала.
Изучение особенностей состава, структуры, свойств костной ткани важны также в медицине для определения геоэкологических и палеоклиматичес-ких факторов существования организма, механизмов костного метаболизма и организма в целом при его сбоях в виде различных патологий. Таким интегральным накопителем информации костная ткань выступает благодаря ее апатитовой основе, для которой характерна высокая изоморфная емкость (доклад С. А. Лемешевой и ее соавторов). При изучении костной ткани жителей Омского региона, страдающих коксартрозом, было обнаружено изменение ее микроэлементного состава вследствие изоморфных замещенных в структуре апатита ионов кальция в основном ионами бария, железа, цинка. Отметим, что, как следует из серии докладов Л. М. Ламановой по результатам изучения минералов в холелитах и кардиоваскулярной системе человека, микроэлементы могут формировать в живом организме собственные минеральные фазы широко известных в природе гипогенных минералов, таких, как хромит, ильменит, рутил, эскола-ит, сфалерит, халькопирит, борнит, халькозин.
Метод биоминералогии может быть использован в почвоведении и археологии. Микробиоморфы кремнезема, как показано в докладе А. А. Гольевой, позволяют отстраивать профили почв, диагностировать агрогенную преобра-зованность спустя длительное время, даже если факт агрогенеза морфоло-
Выездная сессия в лесу под Корткеросом
‘Ве&ъ.Яик, июль, 2008 г., № 7
гически стерт или неясно выражен.
Наряду с изучением природных объектов одним из базовых направлений в процессе познания разнообразия минерального мира является направленный синтез аналогов минералов, новых композитных структур. Синтезированные недавно кристаллы оксидов кобальта в системе Ьи-Ба-Со-О вызвали повышенный интерес у исследователей своими уникальными магнитными и электрофизическими свойствами. Оказалось, что эти кристаллы обладают вюртцитоподобной стехио-метричной структурой (Н. В. Подбе-резская и др.) и, вероятно, могут иметь природные аналоги.
Наиболее популярной темой синтеза и многоуровневых структурных исследований, судя по материалам семинара, становятся композитные наноматериалы с необычными свойствами (Б. Н. Дудкин, Д. В. Камашев, Г. Г. Зай-нуллин). Так, Б. Н. Дудкин сообщил о новообразованиях на геле, полученном при диспергировании в воде органонеорганического нанокомпозита параформальдегида, наночастиц гидратированного оксида алюминия и хлорида аммония. При хранении геля в нормальных условиях на его поверхности наблюдается самопроизвольный рост длинных нитеобразных микроволокон. В докладе представлена наиболее вероятная последовательность процессов, приводящих к самопроизвольному росту микроволокон: гидрофобно/ гидрофильные взаимодействия обусловливают образование коацерватов, областей роста кристаллов хлорида аммония, в качестве зародышей роста кристаллов можно рассматривать наночастицы оксида алюминия. Частицы в процессе самосборки образуют линейные наноструктуры, обусловливая самопроизвольный рост нитевидных волокон гибридного состава. Возможно, подобный механизм образования вискеров реализуется и в природе.
Одной из острых проблем в рамках медицины и биоминералогии остается познание причин и процесса формирования патогенных литообразова-ний в организмах животных и человека. Результатам изучения кристаллизации уевеллита при наличии различных органических и неорганических добавок был посвящен доклад группы авторов, зачитанный О. А. Головановой. Ими был получен практически значимый вывод: глутаминовая кислота и хлорид магния оказывают ингибирую-
щий эффект на процесс кристаллизации уевеллита, а глицин, кристаллы оксалата кальция и гидроксилапатита могут выступать зародышами гетерогенной нуклеации при патогенной минерализации уевеллита в организмах.
Любопытные подсказки могут быть получены при исследовании «случайных» минералоподобных продуктов техногенеза. В обзорном докладе С. С. Потапова по искусственным стекловатым материалам, имитирующим горные породы и минералы, обращено внимание на техногенные стекла, такие, как тенгизит, опалесцит, стекло-
агат и индигофорстерит. По декоративным качествам их можно отнести к группе ювелирно-поделочных камней II порядка, в которую, к примеру, входят агат, родонит, обсидиан. Поэтому не исключено появление синтетических аналогов и у техногенных образований.
Работу семинара завершила небольшая серия докладов по тематике «Уникальные минералогические объекты, минералогические музеи и коллекции». Основной целью докладов была демонстрация не только уникальности обсуждаемых объектов, но и их перспективности в плане разработки. При этом, конечно, остается открытым вопрос об их сохранении.
А. А. Котов высказал мысль о том, что сложный по геологической структуре Тиман, известный своими уникальными агатами, золотом, алмазами, огромными залежами бокситов, до сих
пор не рассматривался в качестве источника высокосортного кварцевого сырья. Здесь не проводилось целевых, программных работ, специализированных на кварц, как на Урале и в Карелии. Однако, по мнению докладчика, базирующемуся на многолетних попутных наблюдениях, именно здесь лежит решение по подготовке дефицитных сортов кварца в неограниченных масштабах. Одним из перспективных источников кварца может быть золото-алмазный ичетъюский пласт, сложенный кварцево-песчаной и гравийно-галечной фракциями и имеющий,
по последним данным, региональное распространение. Как отметил автор, подобная ситуация в свое время сложилась в США, когда редко упоминаемый специалистами регион (штат Северная Королина) и еще реже — минеральный вид кварцевого сырья (каолин, аляскит и др.) неожиданно оказались пригодными для производства особо чистого кварца, в том числе чистейшего «солнечного» кварца.
П. П. Юхтанов и Г. И. Крылова в своем докладе показали, что Россия обладает реальными, но до сих пор не учтенными запасами весьма оригинального самоцвета — кварца-волосатика с рутилом, масса отдельных кристаллов которого достигает 70— 120 кг. В музеях и частных коллекциях представлено много красивейших отечественных образцов, свидетельствующих о значительном их распространении. Промышленный интерес
Л. Т. Раков (ВИМС)
представляют в основном объекты Приполярного и Южного Урала. Авторы выражают надежду на то, что объединенными коллективными усилиями вопросы вовлечения в промышленное использование объектов с рутиловым волосатиком могут быть сдвинуты с «мертвой точки», что даст возможность повышения экономических показателей при освоении ряда кварцевых объектов комплексного значения.
Одной из самых интересных особенностей геологического строения полуострова Пай-Хой является наличие двух крупных импактных кратеров — Карского и Усть-Карского, образовавшихся в области палеозойской складчатости при одновременном падении двух космических тел на рубеже мела—про-терозоя. Материалы о минералогических «редкостях» кремнезема, обнаруженных в импактитах, — сохранившихся продуктов ударного метаморфизма кварца, его высокобарических фаз, были представлены на стендовом докладе В. П. Лютоева и Н. С. Тихомирова. Выявленные ими разновидности кварца и другие модификации кремнезема, представляющие основные стадии ударного метаморфизма в породах коптогенного комплекса Карской астро-блемы, их текстурные характеристики, рентгенограммы и ИК-спектры можно использовать в качестве эталонной коллекции при диагностике аналогичных образований в других высокопараметрических структурах.
Доклад А. В. Кокина о минеральных ассоциациях уникальных алабан-диновых руд Восточной Якутии был в полном объеме озвучен В. И. Силаевым. Пространственно и парагенетически марганцевая минерализация алабандиновых руд связана с заключительной фазой развития Охотского вулканогенного пояса. Алабандино-вые массивные руды на 90—98 % представлены крупно- и гигантокристаллическим алабандином. Минералогическая вертикальная зональность в рудном поле определяется стадийностью минералообразования: ранняя стадия — пирит-арсенопиритовая с касситеритом, средняя — пирротин, магматит-галенитовая, поздняя — алабандин, сфалерит-галенитовая с сульфосолями свинца, цинка, олова, серебра, поздняя — кварц-родохрози-товая. Уникальность этого месторождения создает угрозу для сохранности его минерального фонда и требует скорейшей интенсификации минера-
логических исследований объекта.
Обзору минерального разнообразия щелочных пород Украины посвятили свой доклад С. Г. Кривдик и А. В. Дубина. В настоящее время там открыто свыше 40 массивов и небольших проявлений щелочных пород и карбонатитов. Большое разнообразие минералов в щелочных породах обусловлено в первую очередь обогащен-ностью щелочных расплавов редкими несовместимыми элементами (2г, №. Се, Ьа, У, Бе и др.), медленной и достаточно протяженной кристаллизацией, удерживанием щелочными расплавами практически до окончательной закристаллизованности летучих компонентов, отсутствием или слабым проявлением гидротермальной стадии эволюции щелочных интрузий. Щелочные породы, по сравнению с породами нормального ряда, являются наиболее перспективными относительно находок новых минералов, что со всей очевидностью продемонстрировано на примере Кольских ультращелочных массивов А. П. Хомяковым. Авторы отметили, что в ближайшее время при усовершенствовании аналитической базы в щелочных породах Украины также будут открыты редкие или новые минералы.
Особенностям, быстротечной красоте эфемерных минералов в пещерах было посвящено сообщение С. С. Попова. Обычно образование эфемерных (или сезонных) минералов связано с осаждением вещества из холодных либо субтермальных растворов, чаще всего сернокислотных, и эти минералы относятся к кристаллогидратам — кристаллическим образованиям, в строении которых молекулы воды участвуют как самостоятельные единицы. Великолепный экскурс в историю изучения эфемерных минералов в знаменитой Кунгурской ледяной пещере на Урале и собственные результаты привели автора к мысли о том, что одинаковые по морфологии агрегатов минеральные образования, взятые с одного и того же места, но в разные времена года, сложены разными минеральными фазами — летом они представлены бледитом, а зимой — мирабилитом. Действительно — эфемер.
В заключение хотелось бы отметить не озвученные на семинаре материалы Е. Б. Трейвуса об истории школьного геологического образования в России. Геологическому образованию уделялось большое внимание с момента воз-
никновения классической школы в годы правления Екатерины II. Подтверждением тому случат передовые для своего времени школьные учебники по геологии и минералогии, написанные В. Ф. Зуевым, В. М. Севергином, Э. Гофманом. В 20-е годы XX века минералогия преподавалась в советских школах по специальному учебнику М. П. Потемкина и В. В. Малинко. Но после войны предмет «Геология и минералогия» из школьной программы изъяли, причем о включении каких-либо сведений такого рода в другие учебные курсы не озаботились. В результате этого в отношении геологических знаний у школьников произошел полный провал, хотя ученые стремились поддерживать интерес к геологии. В настоящее время в некоторых регионах страны (например, в Татарстане) в местные школьные программы геология уже включена. В целом по России хотя картина и изменилась несколько к лучшему, однако сведения, касающиеся геологии, рассеяны по учебникам по меньшей мере шести предметов. Наверно, было бы своевременным, если бы авторитетные российские геологи, имеющие вес и влияние, высказались публично о необходимости возвращения геологии в программу средней школы, осуществили конкретные шаги в этом направлении.
Таким образом, весь ход работы семинара, его обширные материалы показали, что разнообразие минерального мира стало основой самостоятельного научного направления — минералогической диатропики. Основными препятствиями в познании структуры минерального мира остаются несовершенство минералогической эйдологии, неопределенность фонда неутвержденных и неназываемых минералов, отсутствие рациональной минералогической номенклатуры. Тем не менее минеральное разнообразие объектов различных масштабов и разных структурных уровней — видовое (кристаллохимическое), кристаллоструктурное, минералогенетическое — находит отражение в соответствующих минеральных кадастрах, являющихся мощными источниками информации как для решения конкретных задач, так и для установления общих закономерностей строения и развития минерального мира.
Следующий семинар на подобную тематику решено организовать в 2012 году.
К. г.-м. н. В. Лютоев
